城市轨道交通地下车站深基坑施工技术

李晓明

中铁十七局集团有限公司 山西太原 030000

1 工程概况

厦门轨道交通1号线一标一工区为“两站两区”，线路长2．36km。镇海路站位于思明区镇海路上，沿镇海路呈西南-东北方向布置，车站两端地势高差较大，南北两端相差9．1m。车站起点里程YDK0+729．247，终点里程YDK1+140．077，有效站台中心里程YDK1+062．947，车站总长410．82m。

本站为地下两层(局部地下三层)侧式车站，底板埋深14．2m-23．5m；1-18轴为车站配线段，为地下二层闭合框架结构，覆土2．5-5．5m；18-33轴为地下二层（局部三层）三柱四跨闭合框架结构，覆土2．5-6．5m。基坑采用钻(冲)孔灌注桩+内支撑+锁脚锚索体系。车站土石方量共有挖方12．84万m3，其中石方量约 9．4 万 m3。

2 施工要点

2.1 明挖基坑施工顺序

基坑施工顺序如下：交通疏解、管线迁改-→三通一平-→施做盖挖范围内围护结构、基坑中部临时立柱桩-→施做冠梁、联系梁、第一道钢筋砼支撑、临时路面铺盖系统-→施做剩余围护桩、冠梁、第一道砼支撑，布设降水井-→分段开挖基坑，依次架设第二、三、四道钢管支撑或锚索-→浇筑砼垫层、铺设防水层、浇筑底纵梁、底板及边墙-→待底板和侧墙(梁)混凝土达到设计强度后，拆除第四道钢管支撑-→拆除第三道钢管支撑，施做余下边墙防水层，浇筑边墙、中柱及中板(梁)。-→待中板达到设计强度后拆除第二道钢管支撑，施做顶板结构及压顶梁-→拆除第一道支撑，回填车站覆土，恢复路面交通-→拆除临时路面、联系梁、砼支撑、凿除临时立柱-→回填覆土、恢复路面，施工内部结构。

2.2 围护桩施工

（1）冲击钻施工工艺。折返段桩径800mm的桩采用冲击钻成孔工艺施工。

（2）制作和埋设护筒。护筒采用板厚为6-1mm钢护筒，其内径应大于钻头直径40cm，埋设护筒时应使护筒顶高出施工水位或地下水位1．5-2．0m，并高出施工地面0．3m，尽可能将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0．5m，在岸滩上埋设护筒时应在护筒底口下及四周围填粘土，并分层夯实，可用锤击、加压、震动等方法下沉护筒。

（3）主要机具设备。

①钻架。钻架除应有足够的结构强度外，还应考虑承受反复冲击荷载的结构刚度，如不能满足上述要求时，应采用缆风或撑杆等加固，钻架底座应抄平、垫实，使之平稳牢固，不产生位移和沉陷。

②钻头。钻头采用十字型冲击钻头。钻头由锥身、刃脚和转向装置三部分组成。锥身提供钻头所必须的重量和冲击动能，锥身重量愈大，冲击破碎能量愈大，钻进效率相应提高，但应考虑卷扬机的起重能力。刃脚位于钻头的底部，是直接冲击、破碎土岩石的部件。其下口应用优质焊条堆焊耐磨层1mm厚，刃口角度应视地层种类而变化，底刃中心宜略高，形成∮角。钻岩时，其参考尺寸为：刃中角°α=90°，β=60°，∮=170°。弧形刃外壁倾角γ=15°。

③泥浆。泥浆在冲击钻孔中起护壁和悬浮钻碴的作用。应备用足够的造浆优质粘土。泥浆的比重是泥浆与4摄氏度时同体积水的重量比。入孔泥浆的比重为1．1-1．3，孔底泥浆比重不宜大于：砂粘土 1．3 园砾土 1．4，岩石 1．2。

（4）钻孔。①开钻时钻头中心与桩位中心的偏差不得大于5cm。孔内应先灌注泥浆，如孔中有水，可直接投放粘土，用钻头以小冲程反复冲击造浆，使护筒底口以下2-3范围内的孔壁坚实、不漏，并竖直园顺，能起导向作用。④在圆砾土等松散层开孔或钻进时，可按1:1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用小冲程反复冲击，使泥膏，片石挤入孔壁。③钻进过程中，必须勤松绳，少量松绳，防止打空锤，避免钢丝绳承受过大的意外荷载而遭受破坏。勤取碴，使钻头能经常冲击新鲜地层。取碴后应及时补入新鲜泥浆以保护护筒内水头。④起落钻头时，速度宜均匀，不可过猛或骤然变速以免碰撞孔壁。⑤钻进时，应经常检查钻头的转向装置，使钻头在钻进中能自由转动。发现钢丝绳磨损严重时，应及时更换。钢丝绳联接不牢固时及时加固，以防掉钻。

（5）检孔。钻孔达到设计标高后，应对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查，孔位偏差不应大于10cm，斜度不可大于1%，设计图上未注明时，孔深允许偏差不可超过设计深度的-1%。

（6）清孔。清孔的目的是清除钻碴和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉碴而降低桩的承载力，清孔时先用取碴筒初清，尽量让大颗粒沉碴取干净，然后用空气吸泥机清孔。

2.3 车站基坑土石方开挖

（1）施工顺序。基础土石方开挖遵循“纵向分段、竖向分层、由上至下、先支后挖”的施工原则，竖向从上至下分层进行，纵向形成台阶，横向先挖北侧土体，再挖南侧土体。开掘时根据工程规定，进行基坑排水作业，进行极限防护作业。根据工程设计图，基坑的曝光时间不允许超过24h。实际的工程考虑剖面的变化，变形，跨度等要素，根据实际的状况分成两段，与支持位置调整各段开掘长。

挖孔的底到20厘米以上的部分是机械停止挖的，其厚度的泥土层采用的是人工挖掘，设计的基础坑最后是马上基础坑的底部平坦，有关人员有必要验证后，基础坑施工垫，防水层，底板。

（2）土方开挖。土石方开挖按“分层台阶法”(如图1所示)采用反铲挖掘机直接开挖，深层土方开挖采用台阶反铲接力的方法将土方转至地面自卸汽车装车外运。每台阶每层计划配备2台斗容量为2m3的反铲挖掘机挖土转运。

每个台阶每层土石方按“先中间成槽后向两边扩展”的顺序进行开挖，每层开挖至设计钢支撑底下0．5m时停止开挖，严禁超挖，及时按设计架立钢管支撑，并对钢管支撑预加轴力，减少支护前围护桩体的变形。在该层支撑完成后方可进行下层土方开挖。

根据基坑监测设计方案，基坑开挖前要作好各种类型的测点布置并测得各测点的初始数据。开挖过程中，加强观察和监控量测工作，以便发现安全隐患，通过监测反馈及时调整施工方案，确保基坑安全。

（3）石方爆破。爆破工程师根据爆破方案设计及现场环境情况布置孔位，用油漆作标记。测量、记录后交由钻孔班钻孔。布孔注意药量在空间的均匀分布，因此孔应交错布置，深浅相宜，以加强破碎效果。

钻孔质量直接关系到爆破作业的成败安危，必须严格按设计要求施工。

按设计要求钻孔，保证孔深和方向，吹净余灰，及时验收，注意保护，并注明废孔。验收完毕后应在孔口堵塞稻草或废纸，防止沙粒入孔。布孔需标明孔深、药量及段别，并校核最小抵抗线。

3 施工质量控制

3.1 采用先进施工技术和机械

在许多先进的工程技术和设备使用中，深坑工程基本实现了自动化工程。深基坑工程由于施工现场小，挖掘深度大，在施工过程中向机械工人提出了更高的要求。在施工阶段，要合理采用施工设备，以保证施工效率的提高。作为填埋工程的一环，根据轨道交通的地质特征，选择适当的机械，控制作业时间。

3.2 提升深基坑施工管理水平

为了保证工程中机械能充分发挥作用，应做好工程中的管理水平，提高工程的进度和安全系数。在深基坑工程中，能够有效地降低在施工中发生的风险。为了提高管理人员的能力，企业必须定期组织管理人员学习。严格制定管理职的招聘流程，具备适当的资质。

3.3 基坑降水及开挖控制

基坑进行挖掘的过程中，基坑施工顺序的主要车站，主体的分裂结构特征也总施工进度的部署情况来了，土方挖掘的过程中，必须遵守“图表、分裂、对称、日落”等的点是，必须遵守“竖个别，纵向，分裂，先挖支后”等一系列原则。冠梁的制作强度由施工公司挑洞支撑，土方则为防止墙壁屋顶的变位，防止面团产生裂痕而进行支援。

4 结语

城市轨道交通地下车站通常建设在市区交通干线、在其路面以下或是在道路一边区域，在附近建筑较密集、地下管道错综复杂的条件之下，基坑安全职责相对较大。杭州城市轨道交通地下安全事故为城市轨道交通地下作业、监理机构敲响了警钟，因此，需规定现场安全作业人员熟知并了解该项目安全监理作业的侧重点以及其难点，给出了预控的手段，预控安全问题的出现。尤其是在深基坑挖掘的环节，很容易出现有对应的问题，广大监理人员也应当充分注重这样的一个问题，并强化对其的控制力度。